紐卡斯爾大學的科學家們在地殼深處發現了一個氧氣來源，它可能在光合作用出現之前影響了生命的進化。這個開創性的研究項目發現了一種機制，可以在地質斷層的運動中從岩石中產生過氧化氫。這項研究由紐卡斯爾大學自然與環境科學學院領導，今天（8月8日）發表在《自然通訊》雜誌上。
雖然高濃度的過氧化氫可能對生命有害，但它也可以為微生物分解出有用的氧氣來源。這種額外的氧氣來源可能影響了早期地球上在光合作用進化之前的高溫環境中的生命的早期進化，甚至可能是起源。
地表下岩石壓裂的條件
研究人員能夠利用實驗室中的小瓶模擬出地下岩石斷裂的一些關鍵條件。代表海洋和大陸地殼的岩石在氮氣下被粉碎，加入無氧水中，然後被加熱。資料來源：Jon Telling / Jordan Stone / 紐卡斯爾大學
在構造活躍的地區，地殼的運動不僅產生地震，而且使地表下充滿了裂縫和斷裂。這些裂縫內有高度反應性的岩石表面，含有許多不整齊的地方，水可以從裂縫處向下過濾，並與新斷裂的岩石上的這些缺陷發生反應。
碩士生Jordan Stone在實驗室里通過粉碎花崗岩、玄武岩和橄欖岩來模擬這些條件–這些岩石類型可能存在於早期地殼中。然後在良好控制的無氧條件下，將這些岩石添加到不同溫度的水中。
生命和氧氣的歷史
該研究調查了與地質斷層有關的活性氧的來源；在藍細菌為地球大氣提供氧氣之前，這是一個潛在的氧氣來源。這種活性氧可能在生命從無氧世界進化到有氧世界的過程中發揮了作用，並在生命起源之前對地下裂縫的生物化學做出了貢獻。資料來源：Jon Telling / Jordan Stone / 紐卡斯爾大學
實驗顯示，大量的過氧化氫–以及因此可能產生的氧氣–只有在接近水的沸點的溫度下才會產生。重要的是，過氧化氫形成的溫度與地球上一些最喜歡熱的微生物的生長範圍相重疊，這些微生物被稱為嗜熱菌，包括靠近宇宙生命樹根部的進化的古代用氧微生物。
作為環境地球科學研究碩士的一部分進行這項研究的主要作者Jordan Stone說。”雖然以前的研究表明，少量的過氧化氫和其他氧化劑可以通過在沒有氧氣的情況下對岩石的壓力或粉碎而形成，但這是第一個表明高溫在最大限度地生成過氧化氫方面至關重要的研究。”
主要作者Jordan Stone在英國紐卡斯爾大學環境地球科學碩士課程中進行了這項研究，他設置了其中一個實驗。信用：Jon Telling / Jordan Stone / 紐卡斯爾大學
首席研究員、高級講師Jon Telling博士補充說：”這項研究表明，碎石和礦物上的缺陷與你所期望的更’完美’的礦物表面的反應方式可能非常不同。所有這些機械化學反應需要產生過氧化氫，從而產生氧氣，是水、破碎的岩石和高溫，這些在光合作用演化之前都存在於早期地球上，並且可能影響到熱的、地震活躍地區的化學和微生物學，在那裡生命可能首先演化。”